随着我国煤炭进口量持续增长,港口堆场、火力发电厂、水泥厂等场所的煤炭储存量不断攀升。煤炭在长期露天堆存过程中,受空气中氧气的作用而持续氧化,产生的热量在煤堆内部逐渐积聚。当煤堆足够大时,氧化产生的热量大于散发的热量,煤堆内部温度便不断升高,而温度升高又会加速氧化反应,形成恶性循环。当煤温升高到60℃后,升温速度急剧加快,若不及时采取措施,很快就会发生自燃。煤炭自燃不仅造成巨大的经济损失——据估算,我国每年因煤炭储存自燃损失的煤炭达数百万吨,直接经济损失数十亿元,同时释放出大量SO₂、CO等有毒有害气体,严重污染周边大气环境,成为港口和电厂环保投诉的热点问题。
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港口堆场煤炭自燃的治理面临着多重特殊困难。其一,煤堆体量巨大,一个典型港口煤堆动辄数万吨甚至数十万吨,内部温度分布极不均匀,火点位置难以精准定位,如同"大海捞针"。其二,煤堆受风吹、日晒、雨淋等自然因素影响,表层煤体反复经历干湿循环和温度波动,氧化过程极不稳定,预测难度大。其三,港口堆场作业繁忙,煤炭周转频繁,传统的注水或压实方法不仅效果有限,还会影响煤炭品质和后续使用——注水增加水分含量降低热值,压实过度则影响取料效率。其四,港口通常紧邻水源,环保要求极高,灭火过程中产生的废水处理也是一大难题。
传统煤炭储存防自燃措施主要包括定期翻堆、洒水降温和覆盖压实等。定期翻堆通过倒堆来散发热量,但需要频繁动用大型机械设备,能耗高、成本大,且翻堆过程中煤炭与空气接触面积增大,反而可能加速氧化。洒水降温简单易行,但水在高温下迅速蒸发,效果难以持久,且水分渗入煤堆后可能加剧煤体的低温氧化反应,高水分还会降低煤炭的热值和品质。覆盖压实法用防尘网或篷布覆盖煤堆表面,但覆盖层容易被大风吹毁,且无法解决煤堆内部的蓄热问题。这些传统方法本质上都是"被动应对",无法从根本上阻断煤炭的氧化过程,难以满足长期战略储存的需求。
江苏吉安科技针对储运环节煤自燃问题开发了整体解决方案,储煤防自燃治理流程:
①煤堆全面整型:修整煤堆道路并平整顶部,为后续施工创造条件。
②喷洒煤氧抑制剂:在煤堆浅表层喷洒抑制剂,惰化活性基团,增加氧化难度。
③喷涂双相变胶体材料:高温明火区喷涂,实现降温隔氧;短期周转煤可配合移动智能喷涂装置喷涂。
④边坡夯实机整平:使用边坡夯实机整平并夯实煤堆边坡。
⑤布置无线自组网终端:在煤堆中下部均匀布置无线自组网终端,辅助监测。
⑥喷涂阻封材料I:喷涂填平煤堆表面缝隙,形成完整接连体。
⑦喷涂阻封材料Ⅱ:喷涂在煤表面形成保护层,隔绝氧气接触。
⑧充入惰性气体:在阻封层与煤体间形成微正压空间,阻断煤氧接触。
⑨实时在线监测系统:通过终端、中继、接收器及上位机构成的系统,实时监测煤温及CO含量,按需补充惰性气体。
采用先进、可靠的煤自燃防治综合技术,抑制煤炭自燃,延长煤炭自然发火期,从而避免无效的被动轮换,助力煤炭资源长期战略储存。
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